JPS58224038A - コ−テツドサンド組成物およびそれの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウムとかマグネシウムの４　　　　
ような鉄に比較して、低融点の金属を鋳造するのに適し
たシェルモールド用コーテツドサンド組成物、およびそ
れの製造方法に関する。

最近、自動車の鋳造部品には重さを軽減するために、従
来の鉄のかわりに、アルミニウムとかマグネシウムのよ
うな軽金属を使うが、これらの材料は低融点を持ってい
る。

今後、これらの軽金属の鋳造がますます普及するとみら
れている。一方、コーテツドサンドによる鋳型を鋳造時
に使用したのち、省資源を目的としてシェル鋳型を処理
して、砂を回収後との砂を鋳造用に再使用し、砂の歩留
りを極力向上する方法がとり入れられている。

鉄系金属の場合は、注湯時のシェル鋳型の内部温度が８
００〜１０００℃であるため、結合剤として使用されて
いるフェノール樹脂が高温にさらされて、はとんど熱分
解することにより注湯後のシェル鋳型の強度が自然に低
下するので、鋳造後、シェル中子を砂状で鋳物よυ取シ
出すことが容易であるが、アルミニウムとかマグネシウ
ムのような低融点の金属の鋳造においては、注湯時のシ
ェル鋳型の内部温度が３００〜４００℃という低温に留
る。このた′め、シちル鋳型中のフェノール樹脂の分解
が不十分となシ、なお、シェル鋳型は十分な強度を保持
しているので複雑な鋳物形状では、シェル中子を鋳物よ
り能率よく取り出すことが著しく困難となる場合がある
。従って、このような場合、鋳ぐるみされているシェル
中子を砂状にして取り出すには焼成炉等を通して長時間
加熱した後、衝撃を与えて崩壊させる方法をとらねばな
らない。このことは、大量のアルミニウム鋳物を製造す
る場合、生産性の向上と省エネルギーに対する大きな障
害となっている。

次に発明の詳細を述べる。

アルミニウムのような低融点の金属を注湯するときシェ
ル鋳型の崩壊性を促進するには、結合剤′　として使用
されているフェノール樹脂の硬化後に生ずる化学的３次
元架橋構造はメチレン基、メチン基、ジメチレンエーテ
ル基などにより成る。これらの架橋構造のうち、ジメチ
レンエーテル基は、加熱によジメチレン基に変化する。

一方、メチレン基、およびメチン基とも熱分解に対して
安定であるため、分解するＫは高いエネルギーを必要と
する。

従って、フェノール樹脂の熱分解を３００〜４００℃と
いう低温で起るようにする一つの方法として、熱に安定
なメチレン基およびメチン基の酸化熱分解の活性化エネ
ルギーを低下するような触媒効果を有する物質を添加す
ることが奏効すると考えられる。

本発明者らはアルミニウムのような低融点金属を鋳造後
シェル鋳型の崩壊性を促進させるべく、前述のような触
媒効果を与える物質を鋭意研究した結果、フェノール樹
脂で鋳物砂粒を被覆したコーテツドサンドにおいて、臭
素化フェノールを存在させることによシ、注湯後のシェ
ル鋳型の崩壊性がきわめて著しく促進されることを見出
した。

本発明の臭素化フェノールは、２−ブロムフェノール、
４−ブロムフェノール、２＋４−シフロムフェノール、
２，３−ジブロムフェノール、２Ｉ５−ジブロムフェノ
ール、２．６−シフロムフェノール、３．５−ジブロム
フェノール、２，４，６．−トリブロムフェノール、ｍ
、ａ、ｓ、−）リブロムフェノール、２゜４．５−）リ
プロムフェノールなどである。これらの臭素化フェノー
ルの２種以上を併用することができる。

本発明の臭素化フェノールのフェノール樹脂への配合割
合は、フェノール樹脂１００重量部に対して０．２“〜
４０重景重量範囲が最適である。臭素化フェノールが０
２重量部未満の場合は、シェル鋳型の崩壊性促進の効果
が乏しく、また４０重量部を越える場合は、得られたシ
ェル鋳型の強度および硬化性などの特性値が低下する。

臭素゛化フェノールのフェノール樹脂への配合方法は、
フェノール樹脂の製造時、フェノールとホルムアルデヒ
ドの反応開始時、反応中、または反応終了後のいずれの
時点での配合が可能である。あるいは、フェノール樹脂
の製造後、フェノール樹脂と臭素化１フエノールを粉砕
混合して分散する方法、エクス１　　“−ｐ−１Ｅｏａ
Ｈ＊Ｉｔｃ”９・ｉ′″０１７法なども可能である。さ
らに、コーテツドサンド組成物の製造工程中にて臭素化
フェノールを配合することもできる。

コーテツドサンド組成物の製造工程中の添加時期はフェ
ノール樹脂の添加前、また酸添加後、あるいは同時のい
かなる場合も可能である。また、臭素化フェノールはそ
のまま、あるいは媒体に分散または溶解して配合する。

いずれの配合方法によっても得られたコーテツドサンド
組成物から製造されたシェル鋳型の崩壊性は著しく促進
される。

本発明で使用されるフェノール樹脂はノボラック型樹脂
とレゾール型樹脂およびノボラック型樹脂とレゾール型
樹脂の混合物のいずれの樹脂も横用可能である。

本発明のフェノール樹脂の製造時、原料として使用され
るフェノールは、フェノール、クレゾール、キシレノー
ルなどであるが、レゾルシン、カテコール、ハイドロキ
ノン、アニリン、尿素、メラミン、カシューナツトシェ
ルオイルなどを存在せしめたものも使用で゛きる。また
ホルムアルデヒドはホルマリン、パラホルムアルデヒド
、トリオキサンなどから選ばれたアルデヒド物質を使用
できる。また、ノボラック型樹脂の反応触媒は一般に、
蓚酸、塩酸、硫酸などの酸性物質および有機酸金属塩で
ある。レゾール型樹脂の反応触媒は一般にアンモニア、
トリエチルアミン、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム
などの塩基性物質が使用される。

本発明を好、まし〈実施するための滑剤は通常の滑剤が
使用できるが、エチレンビスステアリン酸アマイド、メ
チレンビスステアリン酸アマイド、オキシステアリン酸
アマイド、ステアリン酸アマイド、メチロールステアリ
ン酸アマイドが好ましい。またとの滑剤はフェノール樹
脂の製造時、反応開始前・、反応中、および反応終了後
のいずれのときにも添加しても滑剤を内含したフェア１
−ル樹脂ができる。

本発明が採用するコーテツドサンド組成物の製造方法と
しては、ドライホットコート法、セミホットコート法、
コールドコート法、粉末溶剤法のいずれの方法であって
もよいが、本発明をさらに好まし〈実施するにはドライ
ホットコート法が推奨される。

以下、本発明を実施例によシ説明する。しかし本発明は
これら実施例によって限定されるものではない。また、
各実施例、比較例に記載されている１部」および「％」
はすべて「重量部」および「重量％」を示す。

製造例１．２ 冷却器と攪拌器付き反応釜を２個準備し、これの各々に
フェノール１０００部、３７チホルマリン６５０部、次
いで蓚・酸１０部を仕込んだ、徐々に昇温し、温度が９
６℃に達してから１２０分間還流反応後、メチレンビス
ステアリン酸アマイド１０部さらに　　　　　　　　　
　　−　　　　　　２゜４．６−ドリブロムフエノール
および２，４−ジブロムフェノールを各々反応釜に１種
ずつ、それぞれ１００部を添加した。混合分散させた後
、真空下で脱水反応を行ない釜出しした。ノボラック型
フ７ヱノール樹脂を各々１０７０部得た８臭素化フェノ
ールの配合量はノボラック型フェノールｍ脂１００部に
対して各々１０部であった。

製造例３．４　　′ 冷却器と攪拌器付き反応釜を２個準備し、これの各々に
フェノール１０００部、３７％ホルマリン１７９５、部
、次いで２８％アンモニア水１６０部、５０チ水酸化ナ
トリウム水溶液９０部を添加した。

徐々に昇温し、温度が９６℃に達してから３０分間還流
反応後、メチレンビスステアリン酸アマイド４０部さら
に２，４，６．−トリブロムフェノールおよび２，４−
ジブロムフェノールを各々反応釜に１種ずつ、それぞれ
２２０部を添加した。混０合物を混合分散させた後、真
空下で脱水反応を行ない釜出し急冷した。レゾール型フ
ェノール樹脂を各々１３２０部得た０臭素化フェノール
の配合量はレゾール型フェノール樹脂１００部に対して
各々２０部であった。

゛製造例５．６ 冷却器と攪拌器付き反応釜を２個準備し、これの各々に
フェノール１０００部、３７％ホルマリン４　　　６５
０部、次いで蓚酸１０部を仕込んだ。徐・に昇温し、温
度が９６℃に達してから３０分間還流反応した後、メチ
レンビスステアリン酸アマイド１０部および２，４．６
−　）リプロムフェノールを各々反応釜にそれぞれ０部
、４８５部を添加した。

混合物を混合分散させた後、真空下で脱水反応を行ない
釜出した。ノボラック型フェノール樹脂番各々９７０部
、１４５５部得た０臭素化フェノールの配合量はノボラ
ック型フェノール樹脂１００部に対して各々０部、５０
部であった。

製造例７ 冷却器と攪拌器付き反応釜を準備し、これに７工ノール
１０００部、３７チホルマリン１７９５部、次いで２８
％アンモニア水１６０部、５０チ水酸とヒナトリウム水
溶液６０部を添加した。徐々に昇温し、温度が９６℃に
達してから３０分間還流反応した後、メチレンビスステ
アリン酸アマイド４０部を添加して真空下で脱水反応を
行ない釜出し急冷した。レゾール型フェノール樹脂１１
００部得た。

実施例１ 温度１３０〜１４０℃に加熱し九三栄６号珪砂　　　　
９７０００部をワールミキサーに仕込み、製造例１にて
得られたノボラック型フェノール樹脂１４０部を添加し
た後４゛″０秒間混練した。ついでヘキサメチレンテト
ラミン２１部を水１０５部に溶解して添加しコーテツド
サンドが崩壊するまで混練した。

さらにステアリン酸カルシウム７部を添加し３０秒間混
合して排砂してエヤレージロンを行ないコーテツドサン
ド組成物を得た。

実施例２ 製造例２にて得られたノボラック型フェノール樹脂を使
用した以外は実施例１と同様の製造条件にてコーテツド
サンド組成物を得た。

実施例３ 温度１゛３０〜１４０℃に加熱した三栄６号珪砂７００
０部をワールミキサーに仕込み、製造例３にて得られた
レゾール型フェノール樹脂１４０部を添加した後、４０
秒間混線後、１０５部の冷却水を添加し、コーテツドサ
ンドが崩壊するまで混線後ステアリン酸カルシウム７部
を添加し、３０秒間混合して、排砂して、エヤレージロ
ンを行ないコーテツドサンド組成物を得だ。

実施例４ 製造例４にて得られたレゾール型フェノール樹脂を使用
した以外は実施例３と同様の製造条件にてコーテツドサ
ンド組成物を得九。

実施例５ 温度１３０〜１４０’ＣＫ加熱した三栄６号珪砂７００
０部をワールミキサーに仕込み製造例５にて得られたノ
ボラック型フェノール樹脂１３０部を添加した後２０秒
間混練した。ついで２，４．６−トリブロムフェノール
を１３部添加し２００部間混練′した。ヘキサメチレン
テトラミン２１部を水１・０（５部に溶解して添加し、
コーテツドサンドが崩壊するまで混練した。ついでステ
アリン酸カルシウム７部を添加し、３０秒間混合して排
砂してエヤレージロンを行ないコーテツドサンド組成物
を得た。

実施例６゛ 温度１３０〜１４０℃に加熱し九三栄６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、２，４．６−　トリブロ
ムフェノールを１３部添加し、２０秒間混練した。つい
で製造例５にて得られたノボラック型フェノール樹硼旨
７８部と製造例７にて得られたレゾール型フェノール樹
脂５２部を添加し２０秒間混練した。さらにヘキサメチ
レンテトラミン１３部を水６３部に溶解して添加し、コ
ーテツドサンドが崩壊するまで混練した。ついでステア
リン酸カルシウム７部を添加し、３０秒間混合して排砂
してエヤレーションを行ないコーテツドサンド組版物を
得た。

比較例１ 温度１３０〜１４０℃に加熱した三栄６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、製造例５にて得られたノ
ボラック型フェノール樹脂１４０部を添加した後、４０
秒間混線後、ヘキサメチレンチ゛トラミン２１部を水１
０５部に溶解して添加し、コーテツドサンドが崩壊する
まで混線後、ステアリン酸カルシウム７部を添加し、３
０秒間混合しテ、排砂して、エヤレーションを行ないコ
ーテツドサンドを得た。

ノ　　　比較例２ 製造例６にて得られたノボラック型フェノール樹脂を使
用する以外は比較例１と、同様の製造条件にてコーテツ
ドサンド組成物を得た。

比較例３ 温度１３０′〜１４０℃に加熱し九三栄６号珪砂７００
０部をワールミキサーに仕込み、製造例７にて得られた
レゾ−ル型フェノール樹脂５２部を添加した後、４０秒
間混線後１０５部の冷却水を添加し、コーテツドサンド
が崩壊するまで混練後、−テッドサンドを得た。

実施例１．２．３．４．５．６および比較例１．２．３
にて得られた各々のコーテツドサンド組成物の特性値お
よびシェル鋳型の崩壊性を第１表に示す。なお試曲　げ
　強　さ：　ＪＡＣＴ試験法５Ｍ−１による。

粘　　着　　点：　ＪＡＣＴ試験法Ｃ−１による。

熱間引張り強さ：　ＪＡＣＴ試験法５Ｍ−１０による。

崩　　壊　　性ニレジンコーテツドサンドを直径　　　
　゛２９薗長さ１５０ｍ＋の鉄パイプ に入れ、２５０℃３０分間予備 焼成する。パイプをアルミ箔で 被覆し、３７０℃で３時間処理 する。

放冷後、パイプを取シ出して、 第１図の衝撃試験機にて、衝撃 を加え、１回毎に崩壊した砂を 取シ出し、残砂量を測定し、残 砂量が０にな９た衝撃回数をも とめる。

第１図に於いて、Ａはサンプル、 Ｂはノ・ンマ一部を表わす。

□　ハンマ一部は支点Ｃを中心に回 転する腕である。ノ・ンマ一部の 支点は、高さ３０ｃｍに取付けら れ、ハンマ一部は水平に持ち上 げられてから自然落下させ、支 点を中心にして、サンプルに向 け、衝撃を加える。

【図面の簡単な説明】

第１図は崩壊性を試験するための衝撃試験機である。 Ａはサンプル、 Ｂはハンマ一部、 Ｃはハンマ一部を取付けである支点。 以上 特許出願人　　住友デュレズ株式会社 第１図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェノール樹脂で鋳物用砂粒を被覆したコーテツ
   ドサンドにおいて、臭素化フェノールを存在させてなる
   崩壊性を促進させたコ〜　テッドサンド組成物。
2. （２）ＡＸ化フェノールが２．４．６．−　）リブロム
   フェノールである特許請求の範囲第１項記載のコーテツ
   ドサンド組成物。
3. （３）　！　素化フェノールの配合量が、フェノール樹
   脂１００重量部に対して、０．２〜４０重量部である特
   許請求の範囲第１項記載のコーテツドサンド組成物。
4. （４）　フェノール樹脂がノボラック型フェノール樹脂
   である特許請求の範囲第１項または第３項記載のコーテ
   ツドサンド組成物。
5. （５）フェノール樹脂がレゾール型フェノール樹脂であ
   る特許請求の範囲第１項まだは第３項記載のコーテツド
   サンド組成物。
6. （６）フェノール樹脂がノボラック型フェノール樹脂と
   レゾール型フェノール樹脂の混合樹脂である特許請求の
   範囲第１項または第３項記載のコーテツドサンド組成物
   。
7. （７）フェノール樹脂が滑剤を内含することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第３項、第４項、第５項また
   は第６項記載のコーテツドサンド組成物。
8. （８）フェノール樹脂で鋳物用砂粒を被覆するコーテツ
   ドサンドの製造方法において、臭素化フェノールを存在
   させて被覆する崩壊性を促進させたコーテツドサンド組
   成物の製造方法。
9. （９）　Ａ　素化フェノールが２．４，６．−　トリブ
   ロムフェノールである特許請求の範囲第８項記載のコー
   テツドサンド組成物の製造方法。 （Ｏ臭素化フェノールの配合量がフェノール樹脂１００
   重量部に対して、０．２〜４０重量部である特許請求の
   範囲第８項記載のコーテツドサンド組酸物の製造方法。 σ■フェノール樹脂がノボラック型フェノール樹脂であ
   る特許請求の範囲第８項または第１０項記載のコーテツ
   ドサンド組成物の製造方法。 ０フエノール樹脂がレゾール型フェノール樹脂である特
   許請求の範囲第８項または第１０項記載のコーテツドサ
   ンド組成物の製造方法。 ０フエノール樹脂がノボシック型フェノール樹脂とレゾ
   ール型フェノール樹脂の混合樹脂である特許請求の範囲
   第８項または第１０項記載のコーテツドサンド組成物の
   製造方法。 （４フエノール樹脂が滑剤を内含することを特徴とする
   特許請求の範囲第８項、第１０項、第１１項、第１２項
   または第１３項記載のコーテツドサンド組成物の製造方
   法。